Анализ конструкции двигателя ЯМЗ-238, видов и способов сборки, типового технологического процесса

 

1 — двигатель, установленный  для обкатки; 2 — станина для  установки и крепления двигателя; 3 — сцепление, входящее в комплект  стенда, 4 — балансирная машина; 5 — реостат; 6 — указатель температуры  масла; 7 — тахометр; 8 — весовой  механизм; 9 — указатель нагрузки  на валу двигателя; 10 — манометр  в масляной системе двигателя; 11 — указатель температуры воды  в системе двигателя; 12 — корпус весового механизма; 13 — редуктор; 14 — маховик; 15 — рукоятка муфты выключателя сцепления; 16 — муфта выключения сцепления; 17 — вал привода коленчатого вала; 18 — колба расхода дизельного топлива; 19 — электромагнитный клапан; 20 — мерный бачок дизельного топлива; 21 — трубка уровня дизельного топлива; 22 — фотодиод

Рисунок  1.1- Электротормозной  стенд для обкатки двигателей

1.3.2.1 Холодная обкатка двигателя

Холодная обкатка проводится методом прокручивания коленчатого вала двигателя на соответствующих скоростных режимах электрической машиной обкаточно-тормозного стенда. Перед холодной обкаткой рубашку охлаждения двигателя заполняют водой. В процессе холодной обкатки двигателя работа его систем смазки и охлаждения должна удовлетворять следующим требованиям:

- давление масла в главной  масляной магистрали двигателя  должно быть не менее 0,08 МПа  при минимальной частоте вращения  коленчатого вала;

- температура масла в  поддоне двигателя (или перед  масляным радиатором) двигателя  должна быть не более 750 С;

- температура охлаждающей  жидкости на выходе из системы  охлаждения двигателя должна  быть не более 800 С.

Во время обкатки на ощупь проверяют нагрев трущихся поверхностей. С помощью стетоскопа прослушивают стуки и шумы внутри двигателя. Не свойственные нормальной работе двигателя стуки и шумы в механизмах не допускаются. При обнаружении указанных и других неисправностей обкатку двигателя прерывают до устранения причины ненормальной работы механизма.

В завершении этапа допускается дополнительно проверить и при необходимости отрегулировать зазоры в клапанном (газораспределительном) механизме двигателя.

 

1.3.2.2 Горячая обкатка двигателя

Горячая обкатка без нагрузки выполняется после пуска постепенным повышением частоты вращения коленчатого вала двигателя. Пуск двигателя для осуществления горячей обкатки должен проводиться от электрической машины стенда или пускового агрегата (устройства).

В процессе горячей обкатки без нагрузки температуру масла в поддоне двигателя и температуру охлаждающей жидкости на выходе из системы охлаждения рекомендуется поддерживать в пределах 60-950 С.

По окончании второго этапа обкатки двигателя подтягивают гайки, регулируют зазоры в клапанах и проводят горячую обкатку под нагрузкой. Режимы холодной, горячей обкатки без нагрузки и горячей обкатки под нагрузкой устанавливают для каждого типа двигателя и указывают в технологических картах.

Горячая обкатка под нагрузкой проводится методом торможения работающего двигателя на соответствующих нагрузочных режимах при положении органов управления регулятором частоты вращения соответствующем полной подаче топлива.

В процессе обкатки под нагрузкой температура охлаждающей жидкости на выходе из системы охлаждения двигателя и масла должна быть в пределах 70-950 С. Давление масла в главной масляной магистрали двигателя при частоте вращения коленчатого вала, близкой к номинальной.

Небольшое дымление прогретого двигателя на всех режимах обкатки, превышающих 50 % номинальной мощности, не является браковочным показателем.

Во время горячей обкатки под нагрузкой не допускается:

- подтекание масла, охлаждающей жидкости, топлива через прокладки и резьбовые соединения деталей;

- подсасывание воздуха  в местах крепления впускного  коллектора;

- пропуск газов из-под  фланцев выпускного коллектора  и через прокладки головок  цилиндров;

- не свойственные нормальной  работе двигателя шумы и стуки  в механизмах.

После окончания горячей обкатки двигатель испытывают на развиваемую мощность и расход топлива, контролируют осмотром и устраняют неисправности. Длительность испытания двигателя под полной нагрузкой не должна превышать 5 минут.

По окончании обкатки и испытания двигатель осматривают. Проверяют возможность его запуска от пускового двигателя или стартера, затем снимают с обкаточного стенда и устанавливают на стенд контрольного осмотра.

Снимают поддон картера, крышки шатунных и коренных подшипников. При этом обращают внимание на состояние рабочих поверхностей шеек коленчатого вала и вкладышей. Шейки не должны равномерно прилегать к поверхности шеек. В противном случае наблюдаются не приработанные поверхности. При текущем ремонте двигателя холодная обкатка проводится при частоте вращения коленчатого вала 500-700 мин-1 в течение 3-5 мин.

Обкатку двигателя без нагрузки проводят в течение 10 минут при плавном повышении частоты вращения вала двигателя от минимально-устойчивой до максимальной холостого хода. Обкатку двигателя под нагрузкой проводят в течение 20 минут, крутящий момент от 5 до 95 % от номинального при полной подаче топлива в цилиндр двигателя. Температура масла и воды 5-950 С.

По окончании обкатки проводят контрольный осмотр и устраняют неисправности.

 

1.4 Анализ существующих конструкций и приспособлений для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания

Приработка и испытания двигателей внутреннего сгорания производятся на обкаточно-тормозных стендах переменного тока, включающих устройство для вращения двигателя в период холодной обкатки и для поглощения мощности двигателя во время горячей обкатки и испытания, а также дополнительное оборудование, обеспечивающее двигатель топливом, охлаждающей водой и смазкой. Стенд состоит из асинхронной электрической машины АБК, которая при холодной обкатке работает в режиме двигателя. Во время горячей обкатки электрическая машина работает в режиме генератора, отдавая ток в электрическую сеть.

Известен стенд для обкатки двигателя внутреннего сгорания, содержащий электропривод, карданный вал, отключающее устройство с шлицевой втулкой и опоры для размещения двигателя. Вал электропривода соединен с храповиком двигателя внутреннего сгорания через карданный вал, отключающее устройство, шлицевую втулку и зацепляющее устройство. Отключающее устройство выполнено в виде фланца, установленного на шлицевой втулке и снабженного ступенчатым выступом с зацепляющим элементом, причем последний снабжен храповиком. Между электроприводом и двигателем внутреннего сгорания установлена подшипниковая опора, на которую опирается карданный вал своей средней частью. Испытуемый двигатель устанавливают на опоры соосно карданному валу. Перемещением отключающего устройства по шлицам карданного вала соединяют зацепляющее устройство с храповиком двигателя, после чего производят обкатку двигателя.

Стенд рассчитан на обкатку двигателей только определенного типоразмера, в связи с чем имеет узкие функциональные возможности.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является принятый за прототип, известный стенд для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания (КИ-2139Б). Стенд содержит основание, продольные направляющие, закрепленные на основании, и установленный на основании тормоз, выполняющий функции нагрузочного устройства. На продольных направляющих установлена тележка, имеющая раму, ложементы для размещения двигателя, механизм фиксирования тележки от осевого перемещения и опрокидывания. Вал двигателя соединен с валом тормоза посредством соединительного устройства. Стенд имеет съемные ложементы разной формы и размеров для установки двигателей различных типоразмеров. Ложементы накладываются непосредственно на раму тележки.

Этот стенд более универсальный в сравнении вышеописанным стендом, поскольку позволяет обкатывать двигатели различных типоразмеров. В зависимости от вылета вала двигателя тележку фиксируют на соответствующем расстоянии до тормоза, а в зависимости от расположения опор двигателя и расположения вала двигателя по высоте подбирают ложементы соответствующей формы и размеров.

 

1.4.1 Краткое описание стенда и принцип его работы

Поставленная задача решается тем, что стенд для обкатки двигателя внутреннего сгорания, содержащий основание, нагрузочное и соединительное устройство, продольные направляющие, закрепленные на основании, раму, установленную на продольных направляющих с возможностью перемещения и фиксирования, ложементы для размещения двигателя, согласно изобретению имеет поперечные направляющие и стойки, причем рама выполнена в виде автономных балок, поперечные направляющие закреплены на балках, а стойки установлены на поперечных направляющих с возможностью перемещения и фиксирования.

Кроме того, ложементы закреплены на стойках с возможностью перемещения по вертикали и фиксирования в избранном положении. Соединительное устройство выполнено в виде внешнего цилиндра, внутреннего цилиндра и вала с зацепляющими зубьями для соединения с валом двигателя. Внешний цилиндр скреплен с нагрузочным устройством. Внутренний цилиндр соединен с внешним цилиндром посредством первого шлицевого соединения. Вал соединен с внутренним цилиндром посредством второго шлицевого соединения. На внешнем и внутреннем цилиндрах установлены фиксаторы. На внутреннем цилиндре и на валу образованы выемки для размещения фиксаторов.

Поперечные направляющие и стойки, установленные на поперечных направляющих с возможностью их перемещения и фиксирования, а также размещение ложементов на стойках обеспечивают возможность плавного регулирования расстояния между ложементами в поперечном направлении в широком диапазоне в соответствии с расположением опор испытуемого двигателя, а также обеспечивают возможность перемещения двигателя в направлении, перпендикулярном оси вала двигателя.

Выполнение рамы в виде автономных балок с размещением на них поперечных направляющих обеспечена возможностью изменения длины рамы и расстояния между ложементами в продольном направлении в соответствии с расположением опор испытуемого двигателя.

Закреплением ложементов на стойках с возможностью перемещения по вертикали и фиксирования в избранном положении обеспечена возможность регулирования положения ложементов по вертикали и, соответственно, возможностью размещения двигателя на разной высоте.

Таким образом, предусмотренные широкие диапазоны плавного регулирования положения ложементов в продольном, поперечном и вертикальном направлениях обеспечивают возможность крепления и обкатки других механизмов, например, коробки передач, ведущего моста автомобиля, раздаточной коробки.

Соединительное устройство, выполненное в виде телескопически соединенных между собой внешнего цилиндра, внутреннего цилиндра и вала с зацепляющими зубьями, позволяет ускорить и облегчить соединение и рассоединение вала двигателя с нагрузочным устройством, что обеспечивает эксплуатацию стенда.

Стенд работает следующим образом:

Перед обкаткой двигателя внутреннего сгорания устанавливают ложементы в положении, соответствующем расположению опор обкатываемого двигателя внутреннего сгорания так, чтобы при установке двигателя на ложементы оси вращения храповика двигателя внутреннего сгорания и вала нагрузочного устройства совпали. Для этого поперечные балки салазок перемещают по продольным направляющим и крепят крепежными болтами. Стойки перемещают по поперечным направляющим и крепят крепежными болтами. Вращением винтов устанавливают ложементы на необходимой высоте. Обкатываемый двигатель внутреннего сгорания устанавливают на ложементы и крепят прижимными болтами. Вал и внутренний цилиндр соединительного устройства выдвигают по первому и второму шлицевым соединения до зацепления зубьев с храповиком двигателя. При этом центрирование положения соединительного устройства и зубьев относительно оси храповика производится центрирующим конусом. В момент зацепления зубьев с храповиком фиксаторы западают в выемки под действием пружин, что предотвращает осевое смещение вала и выход зубьев из зацепления с храповиком. В таком положении производят обкатку и испытание двигателя внутреннего сгорания.

После окончания обкатки выводят фиксаторы из выемок сгибанием пружин. Вал соединительного устройства вдвигают во внутренний цилиндр, выводят при этом зубья из зацепления с храповиком, а внутренний цилиндр вдвигают во внешний цилиндр. После открепления прижимных болтов обкатанный двигатель снимают.

 

1.5 Технические условия на сборку

Поступающие на сборку детали должны быть очищены от грязи, лаковых отложений, нагара, накипи, обезжирены, промыты, высушены. Масляные каналы и отверстия в деталях после очистки промываются под давлением и продуваются сжатым воздухом. Они должны соответствовать чертежам и требованиям технических условий завода изготовителя. Технологические операции сборки двигателей производятся как на специализированных постах так и на поточной линии.

Предлагаю на специализированных постах производить следующие работы:

-  сборка коленчатых ( рисунок 1.2 )  и распределительных валов;

 

 

1- вал коленчатый; 2 - противовес  коленчатого вала; 3 - заглушка;

4 - шестерня ведущая привода масляного насоса; 5 - шпонка сегментная

Рисунок 1.2 - Коленчатый вал в сборе.

 

Коленчатый вал перед сборкой обдувается сжатым воздухом. Сборка коленчатого вала производится в следующей последовательности: в полость масляных каналов шеек устанавливается втулки центробежной очистки масла. Сверху каналы запрессовываются заглушками. После этого на вал напрессовывают шестерни и противовесы. На носок коленчатого вала устанавливаются шестерня привода масляного насоса и передний выносной противовес, на хвостовике устанавливается распределительная шестерня в сборе с маслоотражателем и задний выносной противовес.

Перед запрессовкой шестерни и противовесы нагреваются до температуры 105° С. Запрессовка шестерни производится до упора в буртик вала.

Коленчатый вал перед установкой в блок балансируется относительно оси крайних коренных шеек на балансирной машине. Перед балансировкой на каждую шейку устанавливается груз массой в 525 1 г. Центры тяжести грузов должны совпадать с осями шатунных шеек. Допустимая несбалансированность может составлять не более 80 г. Дисбаланс устраняется удалением металла сверлением в противовесах, изготовленных за одно целое с валом.

Распределительный вал перед установкой в блок двигателя собирается с корпусом заднего подшипника и распределительной шестерни. Шестерня перед установкой нагревается до температуры 10010° С и напрессовывается на шейку до упора. Зазор между шестерней и корпусом подшипника должен быть 0,25 – 0,30 мм [4];

-  сборка шатунно – поршневой группы: поршень с пальцем и шатуном собирается после нагрева поршня до температуры 80-100° С. Внутренняя поверхность верхней головки шатуна и палец предварительно обильно смазывается дизельным маслом. Палец устанавливается усилием большого пальца руки. Запрессовка пальца в поршень не допускается. Поршневые пальцы от осевого перемещения фиксируется стопорными кольцами.